本文關(guān)鍵詞：基于FPGA的超聲波探傷儀的硬件系統(tǒng)研制，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：目前,利用超聲波探測(cè)高速列車轉(zhuǎn)向架關(guān)鍵部件中的空心車軸是否存在危害性疲勞裂紋及缺陷是保證高速列車組能夠安全運(yùn)行的重要無(wú)損檢測(cè)手段。近年來(lái),現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列越來(lái)越成熟地應(yīng)用在高速數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)方面,使得快速和自動(dòng)化的數(shù)字式超聲探傷系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用支撐更加有力。本文旨在對(duì)基于FPGA的超聲波探傷儀設(shè)計(jì)中的若干關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn),并且研制一種基于高速列車空心車軸數(shù)字式超聲波探傷的硬件系統(tǒng),主要工作如下： (1)提出并實(shí)現(xiàn)一種基于FPGA高速數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)與PowerPC平臺(tái)相結(jié)合的超聲波探傷儀硬件電路設(shè)計(jì)方案,并且提高了外圍高速以太網(wǎng)接口,可實(shí)時(shí)顯示探傷結(jié)果。 (2)小型化低功耗方面,在芯片選型與設(shè)計(jì)時(shí),采用表貼封裝及高集成度的IC芯片,提出并實(shí)現(xiàn)電源供應(yīng)、探頭觸發(fā)、回波信號(hào)預(yù)處理及高速A/D采樣等電路的設(shè)計(jì)。 (3)提出探傷儀的硬件系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)原理,可以解決8OMHz～100MHz高速采樣數(shù)據(jù)流實(shí)時(shí)處理和傳輸?shù)膶?shí)際問(wèn)題,并在多平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波技術(shù)的仿真,通過(guò)VHDL編程實(shí)現(xiàn)數(shù)字包絡(luò)檢波技術(shù)、非均勻?qū)崟r(shí)抽取技術(shù)、乒乓存儲(chǔ)技術(shù)的仿真。 (4)利用UT組件調(diào)試上位機(jī),實(shí)現(xiàn)對(duì)基于FPGA關(guān)鍵技術(shù)的分模塊分功能調(diào)試,在超聲波檢測(cè)系統(tǒng)上位機(jī)上,實(shí)現(xiàn)對(duì)超聲波探傷信號(hào)的A型、B型、C型的實(shí)時(shí)顯示。 與傳統(tǒng)的模擬式超聲波探傷儀相比,具有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn)：可實(shí)現(xiàn)上位機(jī)控制自動(dòng)化檢測(cè)；利用FPGA的高速數(shù)字信號(hào)處理并行性與在PowerPC平臺(tái)運(yùn)行的VxWorks實(shí)時(shí)高效操作系統(tǒng)的多任務(wù)處理能力,精度得到提高并且真正實(shí)現(xiàn)多通道并行采集處理實(shí)時(shí)顯示；針對(duì)超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)的衰減規(guī)律,設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)深度增益補(bǔ)償電路；采用比較前沿的多平臺(tái)仿真技術(shù)等。 目前,該超聲波探傷儀初代樣機(jī)已設(shè)計(jì)成功,已和上位機(jī)連接,并完成實(shí)際環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)和測(cè)試。結(jié)果表明能夠達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)要求,初步滿足探傷要求。
【關(guān)鍵詞】：超聲波探傷 FPGA 多平臺(tái)仿真 VHDL仿真 上位機(jī)顯示
【學(xué)位授予單位】：南京信息工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：U270.7;TH878.2
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-9
• 第一章 緒論9-13
• 1.1 課題研究背景9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 本課題的研究意義11-12
• 1.4 論文研究?jī)?nèi)容和安排12-13
• 第二章 超聲波探傷基本原理及空心軸檢測(cè)裝置組成13-22
• 2.1 超聲波基本概念13-14
• 2.2 超聲波探傷的基本原理14
• 2.3 空心軸超聲波探傷儀系統(tǒng)組成14-21
• 2.3.1 空心軸超聲探頭組件與探傷方法15-19
• 2.3.2 探頭探桿推進(jìn)部件19-20
• 2.3.3 對(duì)比試樣軸20-21
• 2.4 本章小結(jié)21-22
• 第三章 超聲波探傷硬件系統(tǒng)架構(gòu)與若干關(guān)鍵技術(shù)22-35
• 3.1 超聲波探傷硬件系統(tǒng)的基本工作原理22-23
• 3.2 超聲波探傷硬件系統(tǒng)技術(shù)性能指標(biāo)要求23-25
• 3.3 硬件系統(tǒng)的若干關(guān)鍵技術(shù)25-34
• 3.3.1 深度增益補(bǔ)償技術(shù)25-27
• 3.3.2 FIR數(shù)字帶通濾波技術(shù)27-29
• 3.3.3 數(shù)字包絡(luò)檢波技術(shù)29-32
• 3.3.4 非均勻?qū)崟r(shí)抽取技術(shù)32-34
• 3.4 本章小結(jié)34-35
• 第四章 超聲波探傷硬件系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)35-49
• 4.1 硬件電路電源供應(yīng)模塊35-37
• 4.2 超聲探頭激勵(lì)與回波信號(hào)接收模塊37-38
• 4.3 深度增益補(bǔ)償放大模塊38-41
• 4.3.1 可調(diào)增益補(bǔ)償電路38-40
• 4.3.2 增益放大器電路40-41
• 4.4 高速模數(shù)轉(zhuǎn)換采樣模塊41-42
• 4.5 FPGA加載配置模塊42-43
• 4.6 芯片間通訊模塊43-47
• 4.7 以太網(wǎng)通訊接口模塊47-48
• 4.8 本章小結(jié)48-49
• 第五章 FPGA開(kāi)發(fā)環(huán)境與關(guān)鍵技術(shù)仿真實(shí)現(xiàn)49-70
• 5.1 FPGA開(kāi)發(fā)環(huán)境與仿真平臺(tái)49-53
• 5.1.1 ISE設(shè)計(jì)工具與EDA設(shè)計(jì)工具簡(jiǎn)介49-50
• 5.1.2 數(shù)字濾波器的Matlab與FPGA開(kāi)發(fā)環(huán)境50
• 5.1.3 FPGA核心設(shè)計(jì)流程及設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)語(yǔ)言50-52
• 5.1.4 Xilinx的P核與System Generator模塊52-53
• 5.2 FIR數(shù)字帶通濾波技術(shù)多平臺(tái)仿真實(shí)現(xiàn)53-60
• 5.3 VHDL仿真實(shí)現(xiàn)60-69
• 5.3.1 數(shù)字包絡(luò)檢波方式VHDL仿真實(shí)現(xiàn)61-63
• 5.3.2 非均勻?qū)崟r(shí)抽取技術(shù)VHDL仿真實(shí)現(xiàn)63-65
• 5.3.3 乒乓原理存儲(chǔ)技術(shù)VHDL仿真實(shí)現(xiàn)65-69
• 5.4 本章小結(jié)69-70
• 第六章 硬件系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)調(diào)試實(shí)現(xiàn)及PCB設(shè)計(jì)70-82
• 6.1 電源模塊調(diào)試70-71
• 6.2 若干關(guān)鍵技術(shù)調(diào)試實(shí)現(xiàn)71-75
• 6.2.1 深度增益補(bǔ)償技術(shù)調(diào)試實(shí)現(xiàn)71-72
• 6.2.2 FIR數(shù)字帶通濾波技術(shù)調(diào)試實(shí)現(xiàn)72-73
• 6.2.3 數(shù)字包絡(luò)檢波技術(shù)調(diào)試實(shí)現(xiàn)73-74
• 6.2.4 非均勻?qū)崟r(shí)抽取技術(shù)調(diào)試實(shí)現(xiàn)74-75
• 6.3 硬件系統(tǒng)PCB設(shè)計(jì)75-77
• 6.3.1 PCB層疊結(jié)構(gòu)與EMC設(shè)計(jì)75-76
• 6.3.2 PCB的布局與布線76-77
• 6.4 空心軸超聲波探傷儀實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析77-81
• 6.5 本章小結(jié)81-82
• 第七章 總結(jié)與展望82-84
• 7.1 本文的工作總結(jié)82-83
• 7.2 研究工作的展望83-84
• 參考文獻(xiàn)84-87
• 碩士在讀期間所做的研究工作87-88
• 致謝88

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

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  本文關(guān)鍵詞：基于FPGA的超聲波探傷儀的硬件系統(tǒng)研制，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：332507